锂离子电池因具有能量密度高、电压平台高、循环寿命长等优势成为电动汽车的主要动力源,但锂离子电池恶劣的低温性能也制约了电动汽车的进一步发展。低温环境下锂离子电池不仅放电容量严重衰减,其充电能力也大幅下降,充电末期或者大电流充电时可能出现析锂现象,影响电池的安全使用。本文从电化学反应机理着手,建立了考虑析锂反应的电化学-热耦合模型。在全面验证模型准确性后,从温度和电化学物理量方面对锂离子电池的低温性能进行分析,明确了电池在低温充电时的析锂条件,给出了抑制析锂的交流电加热策略。论文的研究内容从以下几个方面进行:1.基于锂离子电池的伪二维模型（pseudo-two-dimensions,P2D）,建立了考虑析锂反应与双电层效应的电化学模型,并通过电化学模型中的温度敏感参数与热模型进行耦合,利用有限元软件实现层叠式软包磷酸铁锂电池的全三维仿真。2.针对所选实验电池进行基础性能实验,包括不同温度不同倍率的恒流充放电实验、不同温度下动态工况实验以及析锂分析实验,用于验证本文所建模型的准确性。3.利用全三维耦合模型仿真得到电池内部的温度场分布,对比了内部电池单元与表面电池单元的温度分布差异。同时,模拟出锂离子电池低温充电过程中电极电流密度、负极嵌锂浓度、负极固液相电势等一些无法测量的电化学物理量的变化,实现了电池内部物理量的定量分析。4.通过分析锂离子电池低温性能,发现析锂反应首先发生在负极与隔膜接触的界面,并根据该界面的析锂过电势变化,仿真得到电池在不同低温充电工况下发生析锂的时刻。然后分析了大容量电池电极平面内的析锂情况,指出电流密度较大的地方容易发生析锂反应。5.综合考虑析锂反应与加热速率,确定交流电的波形、频率和幅值,设计随温度变化交流电幅值改变的多级加热方法,实现无析锂情况下电池温度在12分钟内从-20℃升至10℃的加热目标。